【正文】 效果，路數(shù)越多，增幅越小，增幅越小，越接近線性調節(jié)。按照美國桑地亞國家實驗室的研究，這種充電過程其平均充電電流的瞬時 變化更符合蓄電池當前的荷電狀態(tài)，能夠增加光伏系統(tǒng)的充電效率（比簡單斷開時控制器的充電效率高 15%）并延長蓄電池的總循環(huán)壽命。當光伏系統(tǒng)作為負電源使用時（往往用與通信系統(tǒng)），開關電路的設計將有所改變。 ② 串聯(lián)型控制器 利用串聯(lián)在回路中的機械或電子開關器件控制充電過程。對于除基本充放電控制功能外還附帶有自動數(shù)據(jù)采集、顯示和遠程通信功能的控制器，習慣上稱為智能型控制器。登山法是最常用的控制法，通常的登山法是在最大功率點附近逐點計算、比較功率值來尋找最大功率點。如果工作點已越過 maxP ,到達 4U 此時若再增加△ U，則工作點到達 5U ,比較結果： 5P 4P ,說明工作點在 maxP 右邊，輸入信號差△ U 使輸出功率變小，需要改變輸入信號的變化方向，即輸入信號每次減去△ U，再比較現(xiàn)時功率與記憶功率，就這樣周而復始地尋找最大功率點 maxP 。 圖 太陽電池在不同日照下的下 IV 特性曲線 如圖 是太陽電池在不同日照下的下 IV 特性曲線，它表明太陽電池既太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 33 非恒壓源，也非 恒流源，而是一種非線性直流電源，太陽電池陣列的伏安特性曲線與負載特性曲線 L 的交點 A， B， C， D， E 即為光伏系統(tǒng)的工作點，如果能使工作點移至光伏陣列伏安曲線的最大功率點 BCDE， ， ， ， ，A 上，就可以最大限度地提高光伏陣列的能量利用率，我們可以在光伏陣列與負載之間加 L 一個最大功率跟蹤適配器來完成這個工作。兩個方向的追蹤都完成后，電池板將停止運動 。為防止機械抖動，當電池板電壓再次減小時，電機停止轉動，此時電池板正對著太陽?？刂撇糠种饕绍浖惴嫵?，具有成本低，智能化程度高，擴展性強等優(yōu)點。 太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 31 太陽方位和高度跟蹤系統(tǒng)由太陽傳感器、支架、 電機等構成。提高發(fā)電效率是降低成本的捷徑， 我國 開發(fā)的太陽能電池 自動跟蹤系統(tǒng)，使太陽能電池板始終對著太陽 .保持最大的發(fā)電效率，具有成本低、免維護等優(yōu)點。如果 在光伏系統(tǒng)中使用智能電池模塊，就能降低控制器的復雜性，提高控制的效率和準確性，必定能大大提高光伏系統(tǒng)的性能?，F(xiàn)在，在國內沒有看到智能鉛酸蓄電池，不過，有公司推出了 一種智能電池模塊，該模塊帶有液晶顯示器， 通信接口，蓄電池荷電狀態(tài)檢 測單元。這種蓄電池的內部裝有一個處理器，能存儲蓄電池的數(shù)據(jù)，如隨溫度變化的性能或充電數(shù)據(jù)。但由于目前市場上該種單片機的種類較少，故價格較高。 ③ 控制的實現(xiàn)。它直接關系到是否能得到一個令人滿意的輸出。 ③ 離散性。 影響充電效果的因素很多，像 電解液濃度，極板活性物質的濃度，環(huán)境溫度等變量的不同，都會使充電效果產(chǎn)生很大的差異。模糊控制的最大特征是將人的經(jīng)驗表示成語言控制規(guī)則，然后再用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)。 模糊控制理論是以模糊集合論，模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數(shù)字控制。第一類是設定充電電壓，放電電壓的極限值，當蓄電池的在線電壓超出這個范圍時就進行 過充或過放保護。有的控制器還具有通信功能，能把光伏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸給遠程的設備。對太陽能的最大功率點進行跟蹤 (max impowerpoint Tacking，MPPT)。這里的開關 K K2 分別為充電開關和放電開關，它們均屬于控制器電路的一部分， K K2 的開合由控制電路根據(jù)系統(tǒng)充放電狀態(tài)來決定：當蓄電池充滿時斷開充電開關 K1，否則閉合；當蓄電池過放時斷開放電開關 K2，否則閉合。總的說來，控制器的主要作用有如下幾個方面： ① 調節(jié)光伏電池的功率輸出特性，保證光伏電池、蓄電池向負載可靠供電及光伏電能的充分利用； ② 讓蓄電池在允許的限制范圍內按照系統(tǒng)設計者規(guī)定的模式工作，特別是要防止過度充電和深度放電。 在了解了負載特性之后，其次 要考慮當?shù)氐墓庹諚l件。 光伏系統(tǒng)的系統(tǒng)配置與計算 在設計光伏系統(tǒng)時，太陽能電池的功率和蓄電池的容量是需要確定的兩個太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 25 重要的參數(shù)。而蓄電池的開路電壓在數(shù)值上接近電動勢。 第二條途徑是從蓄電池外部參數(shù)入手。這個途徑是從蓄電池的本質機理來探討它的荷電狀態(tài)，從蓄電池在充電過程中發(fā)生的一系列的變化來指導充電電流，電壓的調整。但這種方法對于現(xiàn)在大量使用的免維護鉛酸蓄電池就很不好實行了。 對鉛酸蓄電池荷電狀態(tài)的檢測歸納起來有兩條途徑 ： 第一條途徑是從蓄電池內部入手。蓄電池在不同的荷電狀態(tài)時，所要求的最佳充電電流，充電電壓是變化的，不同的。當蓄電池放電到一定程度時，應停止放電，防止過放電減少蓄電池壽命 。在天氣晴朗的夏日，蓄電池放電深度小 。若是單路的太陽能電池，則可以使用脈沖充電的方法，或快速充電中的充一會，再放一瞬間的方法。當然也要考慮蓄電池的接受能力，蓄電池放電后的初始充電電流是有個上限的，隨著充電的進行蓄電池可接受的充電電流在逐漸變小。 ③ 蓄電池的運行方式 根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用要求，可將多個同型號蓄電池串聯(lián)、并聯(lián)構成蓄電池組。蓄電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。 的基本特性 蓄電池的基本特性直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)，配有蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行特性很大程度上由蓄電池的特性所決定。在充電電流作用下，正極板上的 4PbSO 逐漸變成 2PbO 。在充電過程中，電解液與正負極板上的活性物質發(fā)生化學反應，把電能變成化學能儲存起來；在放電過程中，電解液與正負極板上的活性物質發(fā)生化學反應，把儲存在蓄電池內的化學能變成電能供給負載。 ③ 充電時間受到限制，有陽光時才充電，沒有就不充電 。按電池蓋和排氣栓結構可分為開口式，排氣式，防酸隔爆式，防酸消氫式，閥控密封式。小型的獨立光伏系統(tǒng)有用鉛酸蓄電池的，也有用福鎳蓄電池的等，但大中型的系統(tǒng)一般用鉛酸蓄 電池。圖 (a)、 (b)分別給出了不同日照強度下典型的 IV 和 PV 特性曲線。 圖 太陽電池的特性曲線 圖 不同溫度下的太陽電池 PV 特性曲線 光伏陣列的伏 安特性具有和單個太陽電池同樣的形狀，若忽略單個太陽電池、太陽電池組件相互之間的連接電阻并假設它們具有理想的一致性，則光伏陣列的伏 安特性可以看作僅是單個太陽電池伏 安特性按串、并聯(lián)方式放大其坐標的比例尺，因此 圖 同樣也可以看作是光伏陣列的 IV 特性曲線。溫度變化對太陽電池的 PV 特性曲線的影響己表示于圖 。所以在應用時，如果使用聚光器，則聚光器的聚光倍數(shù)不能過大，以免造成結溫過高使電池轉換率下降甚至損害電池。溫度升高會造成光伏電池的輸出功率下降。 ④ 光伏電池的溫度特性 溫度的變化會改變光伏電池的輸出性能。而這個結論就為提高轉換效率提供了一種途徑：可以通過加裝聚光器來加強光照強度，從而減少光伏電池的使用，降低光伏發(fā)電的成本。 ② 轉換效率 光伏電池的光電轉換效率是指電池受光照時的最大輸出功率 mP 與照射到電池上的入射光的功率 ,mP 的比值，用式子表示為 m,I 100%mmPVPP? ?? ? ? （ 21） 式中， mI 、 mV 分別為光伏陣列最大電流（ A）和最大電壓（ V）。光伏陣列的輸出電流不僅與太陽光強有關而且還與溫度有關。 而光譜特性主要研究光伏電池與入射光譜的關系，所以本文不對其進行討論。 光伏電池正是利用了半導體材料的這些特征，把光能直接轉化成電能。 半導體還具有很強的光伏效應。 非硅半導體光伏電池主要有硫化鈉光伏電池和砷化鎵光伏電池。單晶硅材料結晶完整，載流子遷移率高，串聯(lián)電阻小，光電轉換 率最高，可達到 20%左右，但成本比較貴。 太陽能電池 太陽能光伏發(fā)電的最核心的器件是太陽電池?？刂破饕话阌筛鞣N電子元器件、儀表、繼電器、開關等組成。 如前所述，當蓄電池端電壓達到設定的最高值時，由電壓檢測電路得到信號電壓，通過控制電路進行開關切換，使系統(tǒng)進入穩(wěn)壓閉環(huán)控制，既保持對蓄電池充電，又不致使蓄電池過充，造成電解液中水的大量分解和過熱而導致極板損壞，從而使蓄電池得到合理的保護和利用。目前常用的是鉛酸蓄電池，重要的場合也有用鎘鎳蓄電池，但價格較高，相對來說應用沒有前一種廣泛。當蓄電池的充電電壓達到設定的最電高壓時，自動依次切斷一個或數(shù)個子陣列，以限制蓄電池的充電電壓繼續(xù)增 長確保蓄電池的壽命，并最大限度地利用和儲存太陽能電池發(fā)出的電能。其次介紹了太陽能發(fā)電的工作原理及運 行方式。因此，近年來設計者又賦予控制系統(tǒng)更多的保護和監(jiān)測功能。過充電會使蓄電池大量出氣（電解水），造成水分散失和活性物質的脫落；過放電則容易加速柵板的腐蝕和不可逆硫酸化。為了充分利用太陽電池的輸出能量，就必須控制 太陽電池 的工作點，盡可能提高 太陽電池 的光電轉換效率。 為給農村不通電鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村落廣大農牧民解決基本生活用電和為特殊處所提供基本 工作電源 ，經(jīng)過 30 多年的努力，離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電在我國已有一定的發(fā)展，到 2020 年底光伏電池總裝機容量約達 65MW 左右，并將繼續(xù)快速發(fā)展。 地面太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 的運行方式，主要可分為離網(wǎng)運行和聯(lián)網(wǎng)運行兩大類。 可把上述太陽能電池將光能轉換成電能的工作原理概括成如下 3個主要過程： ①太陽能電池吸收一定能量的光子后，半導體內產(chǎn)生電子 — 空穴對，稱為“光子載流子”，兩者的電性相反，電子帶負電 ，空穴帶正電； ②電性相反的光生載流子被半導體 PN 節(jié)所產(chǎn)生的靜電場分離開； ③光生載流子電子和空穴分別被太陽能電池的正、負極所收集， 并在外電太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 6 路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。當太陽光（或其它光）照射到太陽能電池上時，電池吸收光能，產(chǎn)生光生電子 — 空穴對。我國光伏市場的潛力很大，目前我國尚有 3 萬多個村莊、 100 多萬個農戶沒用上電。1996 年，我國由國家計委牽頭制定了實施“中國光明工程”的計劃，計劃到2020 年利用風力發(fā)電和光伏發(fā)電技術解決 2300 萬邊遠地區(qū)人口的 用電問題，使他們達到人均擁有發(fā)電容量 100 瓦的水平，相當于屆時全國人均擁有發(fā)電容量 1/3 的水平。 1999 年世界光伏電池總產(chǎn)量為 202MW， 2020 年增為 375MW，隨著美國“百萬個太陽屋頂計劃”、“歐洲可再生能源白皮書”和“日本新陽光計劃”的實施，到 2020 年世界光伏電池容量將達 20200MW，全球 20億無電人口將從中受益。最小的太陽能成套設備發(fā)電出力為 150W，包括安裝費在內的零售價是 290 美元，占澳大利亞普通家庭年耗太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 4 電量的 5%，每年可減少溫室氣體排放 350kg。隨著全球性的自然資源過度開發(fā)與消耗，環(huán)境的污染和破壞， 1992 年聯(lián)合國召開了環(huán)境與發(fā)展“世界首腦會議”，通過了《里約宣言》和《 21 世紀議程》，走可持續(xù)發(fā)展道路成為各國長期共同的發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展新能源和可再生能源已成為非常緊迫的任務，特 別是光伏發(fā)電更受到各國政府的重視。 光伏利用有以下明顯的優(yōu)點： ① 無污染：絕對零排放 —— 無任何物質及聲、光、電、磁、機械噪音等排放； ② 可再生：資源無限，可直接輸出高品位電能，具有理想的可持續(xù)發(fā)展屬性； ③ 資源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地區(qū)之間有豐富 與欠豐富之別； ④ 機動靈活：發(fā)電系統(tǒng)可按需要以模塊方式集成，可大可小，擴容方便； ⑤ 通用性、可存儲性：電能可以方便地通過輸電線路傳輸、使用和存儲； ⑥ 分布式發(fā)電系統(tǒng)：將提高整個能源系統(tǒng)的安全性和可靠性，特別是從抗御自然災害和戰(zhàn)備的角度來看，它更具有明顯的意義； ⑦ 資源、發(fā)電、用電同一地域：可望大幅度節(jié)省遠程輸變電設備的投資費用； 太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 3 ⑧ 光伏建筑集成：節(jié)省發(fā)電基地使用的土地面積和費用，是目前國際上研究及發(fā)展的前沿，也是相關領域科技界最熱門的話題之一?？上蔡柲馨l(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 2 的是，近年來，可再生能源的開發(fā)利用得到了日益增強的重視與支持，取得了一些重要進展，大大增強了人類在化石能源衰竭后仍能依賴可再生能源可持續(xù)發(fā)展的信心。當前，化石能源與核裂變能已成為最主要的商品能源，可再生能源中只有水能在商品能源中占有明顯的份額。 為保證人類穩(wěn)定、持久的能源供應，必須優(yōu)化現(xiàn)存的以資源有限、不可再生的化石能源為主體的能源結構，建立資源無限、可以再生、多樣化的新能源結構，走經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展之 路。 此外，本文還對蓄電池、光伏組件的容量及串并聯(lián)的設計方法進行分析，最后対我國光伏發(fā)展前景和機遇做出展望。太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 I 太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 題目：太陽能發(fā)電系統(tǒng)的蓄電控制系統(tǒng) 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 太陽能發(fā)電蓄電控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 II 摘要 本文首先對太陽能發(fā)電的優(yōu)勢、國內外太陽能利用現(xiàn)狀、光伏發(fā)電的工作原理及運行方式做出了簡介，提出了本課題研究的目的與任務，對太陽能電池、光伏組件 和 儲能裝置的類型 、 原理 及 特性進行分析，并對鉛酸蓄電池的充放電控制策略、充放電保護進行介紹。 包括檢測控制電路驅動電路等。而化石能源是不可再生的資源，大量 消耗 終將枯竭，并且在生產(chǎn)和消費的過程